動物的眼睛為什麼比人類更複雜?它們看世界是什麼「感覺」?

2020-12-03 宇宙的狂想曲

每個正常的人都有一雙明亮的眼睛。眼睛是心靈的窗戶,是人類感知外界事物的重要器官。每種動物都有自己的眼睛,也許從表面看起來,動物的眼睛沒有人類那樣明亮,但其視覺卻比人類更複雜。

動物的眼睛不但用來觀察世界,而且還是其賴以生存的秘密武器。科學家發現,動物的眼睛比我們人類更敏銳,它們看到的世界比人類看到的更複雜、更精彩。讓我們揭開動物視覺的神秘面紗,去感受動物視界的神奇與精彩吧。

老鷹:動物界的「千裡眼」

老鷹在一些山區農村可是個臭名遠揚的傢伙,它們飛翔於幾千米的高空,卻能把地面上的小雞看得清清楚楚,而且總是出其不意、又快又準地將小雞叼走,因為老鷹有一雙「千裡眼」啊。而被叼走小雞的農家只能指天罵地,卻又無可奈何。

科學家通過對老鷹的眼睛進行解剖後發現,老鷹的視力如此敏銳,完全得益於它們發達的視覺系統。科學家將鷹眼的構造跟人眼的構造進行比較後發現,鷹的視網膜上有兩個中央凹,而人的視網膜上只有一個中央凹。中央凹是視覺最靈敏的區域,鷹眼的主要中央凹能形成敏銳的單目視力,能覺察到細微運動,側部中央凹則能察覺到細節。此外,鷹眼中央凹的感光細胞比人眼要多得多,每平方毫米多達100萬個,而人眼僅為15萬個。鷹還能較好地控制形成視網膜的肌肉,由此來調整射入眼睛的光線數量,即使在強光下,它們照樣能夠看清遠處的獵物。

與人類眼睛不同的是,鷹眼具有神奇的「雙重調節」作用,即以睫狀肌的收縮來改變水晶體的形狀和水晶體與角膜間的距離,同時改變角膜的凸度,這樣鷹就能在瞬間把「遠視眼」調節為「近視眼」。

鴿子:一雙「神目」辨方向

鴿子能夠飛翔於幾千千米外不迷路,原來它有一雙「神目」,再遙遠、再複雜的路線都能過目不忘。鴿眼之所以如此敏銳,是因為鴿子生有數百萬根神經纖維,視網膜內有100多萬個神經元,具有複雜的探測功能,如能檢測出圖像的基本元素、發現定向運動、鑑定顏色強度等等。鴿子不僅視力超群,還能看見我們人類看不見的特殊光波——紫外線。紫外線是一種對人類有害的光波,對人眼有損害作用,但鴿子的紫外線視覺卻可以幫助它們找到食物。

貓頭鷹:可遠可近的「夜視儀」

貓頭鷹白天或躲藏在樹洞中,或藏身在枝葉茂密的大樹上,一動不動;晚上卻飛來飛去,行如白晝。即使田鼠在田間偷食,它站在樹枝上也看得一清二楚。貓頭鷹不僅擁有靈敏的聽覺,視覺也是超一流的。貓頭鷹的眼睛佔到臉部一半以上的面積,而且總是睜得大大的,這是因為貓頭鷹缺乏環狀肌,無法收縮瞳孔,但它們生有能使瞳孔放大的放射狀肌。貓頭鷹的視覺可達110度,處於70度時最敏銳。

科學家發現,貓頭鷹具有非凡的夜視能力,可它是以犧牲彩色視覺來換取的。貓頭鷹的視網膜上沒有視錐細胞,全是杆狀細胞。視錐細胞能感覺豐富多彩的彩色世界,但需要較強的光照;杆狀細胞則相反,只要有很微弱的光線就能工作。貓頭鷹視網膜上的杆狀細胞比其他動物要多,加上視網膜後面的反光膜有助於增強黑夜的觀察能力,因此貓頭鷹能看見1500米以外一根火柴發出的微弱亮光。

螳螂:百發百中的「瞄準器」

螳螂,亦稱刀螂,顧名思義,螳螂就像是一位會武功的刀客,半身直起,前腿伸向半空,神態嚴肅,如臨大敵。當面前有昆蟲出現時,它們轉動頭部,先瞄準,然後揮動「刀具」——雙臂迅速出擊,切割又快又準,令人驚嘆不已。螳螂神速的捕食本領,主要歸功於它的眼睛。

螳螂有一對大複眼,每隻複眼由幾千個小眼組成。當小飛蟲急速運動時,它們的頭像在螳螂複眼中急速移動,從一隻小眼到達另一隻小眼,恰似「電影膠片」。因此,螳螂不但能看清小蟲,而且能測出小蟲的飛行速度和角度。螳螂在捕捉飛蟲時,總是瞄準小蟲的正前方。在不到百分之五秒的時間裡,就能把小飛蟲抓到手。科學家認為,螳螂的眼睛是一種高超的測速儀。

螳螂在攻擊前總要轉動頭部,就像是一名持槍瞄準的戰士。這是因為螳螂在捕獵時不僅需要知道獵物所處的方位,而且還必需掌握自己與獵物的距離,而要測量距離就需雙目視覺共同完成,單憑一側複眼的視覺信號是無法做出精確測量的。只有距離測算準確了,螳螂才能發動致命一擊。

響尾蛇:神奇的熱成像

在美國西部地區的大沙漠裡,生活著一種有毒的響尾蛇。它的眼睛已經退化,幾乎成為瞎子,但它卻是捕鼠能手,捕捉時的動作是那樣的靈敏和準確。這究竟是怎麼回事呢?

美國科學家對響尾蛇的眼睛進行了多次解剖,經過研究,發現響尾蛇的眼睛前下方有個凹下的小窩,裡面長著一個對紅外線非常敏感的「探熱器」。它的這個神秘「裝置」 是一小塊薄膜,厚度不過10~15微米(1000微米等於1毫米),卻能夠接收波長為0.01毫米的紅外線。當熱體的紅外線投射到「探熱器」時,就能發出信息,從而使響尾蛇知道熱體所處的準確位置。即使在夜間,爬蟲、老鼠、小獸已入睡了,但是它們仍有體溫,仍會不斷地發出紅外線。響尾蛇憑著它奇妙的「探熱器」,就能感知它們的存在,從而準確無誤地把它們逮住。

青蛙:明察秋毫的「偵察器」

青蛙喜歡靜靜地蹲伏在草叢中,它的一對大眼睛凝視前方。青蛙的坐功是出了名的,它看似在閉目養神,可如果有飛蟲經過,便靈巧地向上跳躍,同時張開大嘴,伸出舌頭,將昆蟲捲入口中。青蛙是當之無愧的捕蟲高手。那麼,它是如何練就捕食技能的呢?

如果解剖青蛙的眼睛,我們就會發現,青蛙擁有極為複雜的視網膜——由三層各自分開的神經細胞組成:外層是神經節細胞層,約有50萬個細胞;中層是雙極細胞層,約有300萬個細胞;內層是感受細胞層,約有100萬個細胞。

研究結果表明,青蛙的眼睛簡直是一個「偵察器」,青蛙眼睛的神經節細胞很複雜,共有四種,分別執行不同的任務:最小的細胞被稱為「邊緣偵察器」,只能感覺到比周圍環境較亮或較暗物體的邊緣,比如樹幹、天空和湖岸等的輪廓;較大的細胞叫做「昆蟲偵察器」,只對棲息在青草尖上的昆蟲,或者移動的有著彎曲邊緣的昆蟲作出反應;第三種細胞叫「事件偵察器」,對亮度的變化、光的移動、光源的開啟和關閉等作出反應;最後一種細胞叫作「光強減弱感受器」,這種細胞體積最大、數目最少,在光線減弱時能感應陰影部分。

青蛙對於靜止的物體視而不見,對活動的昆蟲卻明察秋毫。上述四種神經節細胞通過長長的支線連通許多雙極細胞,形成一張巨大的網,可以廣泛收集從感受細胞傳來的信號,從而使青蛙立即作出相應動作。所以一旦昆蟲進入青蛙的視野,青蛙便會迅速撲向昆蟲。青蛙正是得益於這「偵察器」的眼睛,才贏得了捕蟲能手的美譽。

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